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  • 手把手教程： CentOS 6.5 LVS + KeepAlived 搭建 负载均衡 高可用 集群

     

    为了实现服务的高可用和可扩展，在网上找了几天的资料，现在终于配置完毕，现将心得公布处理，希望对和我一样刚入门的菜鸟能有一些帮助。

    一、理论知识（原理）

    我们不仅要知其然，而且要知其所以然，所以先给大家准备一些理论知识课，这样对以后的应用将会事半功倍。

    1、什么是LVS？

    请阅读作者章文嵩博士自己的研究报告，共计4部分，看完后对集群和LVS就有了初步的了解，不懂时可以翻翻。

    LVS项目介绍http://www.linuxvirtualserver.org/zh/lvs1.html

    LVS集群的体系结构http://www.linuxvirtualserver.org/zh/lvs2.html

    LVS集群中的IP负载均衡技术http://www.linuxvirtualserver.org/zh/lvs3.html

    LVS集群的负载调度 http://www.linuxvirtualserver.org/zh/lvs4.html

    2、什么是KeepAlived?

    Keepalived原理与实战精讲 http://zhumeng8337797.blog.163.com/blog/static/100768914201191762253640/

    3、什么是CentOS?

    百度百科给出的 http://baike.baidu.com/link?url=X3SzN3bJWjW_PkWC6GB2MTs5KhVmxBAxnCRjs9W7-IARDiHloZ_oRWj17BEz0kY3

    4、小结

    相信读了以上的理论知识后，已经对集群的实现原理有了大概的了解，那接下来我们就开始动手吧。

    二、服务器的安装

    我们会用到4个服务器，横向分2层：

    第1层是LVS服务器（1个主，1个从；从可以多个）用来转发请求，需要安装ipvsadm和keepAlived；第2层是提供具体服务的服务器（表中用了2个；当然也可以是多个，现实的应用会上百台。），安装的是具体的服务，这里我们安装的是TOMCAT。

    主机环境如下：

    192.168.10.100　 LVS_VIP（VIP：Virtual IP）
    192.168.10.140　 LVS_Master　　  
    192.168.10.141　 LVS_Backup
    192.168.10.142　 WEB1_RealServer
    192.168.10.143　 WEB2_RealServer

    克隆：我们先安装配置好一层的一个服务器，其他服务器使用克隆方式。

    1、安装虚拟机VMvare

    版本是10.0.1，具体的下载和安装教程请浏览百度经验：http://jingyan.baidu.com/article/c843ea0b754a7977931e4aa7.html

    2、安装CentOS

    1）版本是CentOS 6.5官方正式版64位，下载地址：http://www.centoscn.com/CentosSoft/iso/2013/1205/2196.html

    2）在虚拟机中安装CentOS的教程请参考：http://www.jb51.net/os/78318.html，说的已经很清楚了；注意一个分区环节：

    教程中的第13步，因为没有分过区，所以不知道怎么增加分区了，后来才弄明白，如图：

    点edit进去后，然后在里面点击ADD增加/home分区即可；

    3）安装完毕后，改虚拟机名为LVS_Master，然后再克隆2个虚拟机服务器，一个虚拟机做原始备份，一个做WEB1_RealServer。

    如何克隆？请参考：http://blog.sina.com.cn/s/blog_9ba89b9901019bn9.html；

    3、LVS层安装LVS和KeepAlived

    打开LVS_Master服务器；
    先安装lvs_master的服务，lvs_backup使用克隆虚拟机的方式，然后在配置文件修改三个参数即可，下面会讲到。

    只要按照如下步骤一步一步来，我敢肯定一次成功！

    1）开启刚刚建好的虚拟机，此时应该已经设置好系统的登录账号和密码了。好的，登录系统，打开终端：

    [html] view plain copy
    1. ifconfig  

    在终端中输入ifconfig，然后回车，会看到本服务器的IP地址信息，如图：（如果想了解其他的CentOS命令，请参考http://www.jb51.net/os/RedHat/60044.html）

    2）由于我们的操作全部是用命令行执行的，在虚拟机与本机中切换确实不太方便，给大家准备了一个简单好用的连接虚拟机中CentOS系统的工具putty，下载地址：

    http://download.csdn.net/detail/tengyuantuohai/1276306

    打开下载的putty.exe，如图填写好服务器的IP地址后点击OPEN，选择“是”，打开putty的应用页面：

    [html] view plain copy
    1. root  

    在putty的终端输入root回车（root为超级管理员账号），输入密码（注意输入密码时页面是不会显示的），回车登录

    3）安装IPVSADM

    知识点：IPVSADM理解为IPVS管理工具；LVS（Linux Virtual Server）的核心为IPVS（IP Virtual Server），从Linux内核版本2.6起，IPVS模块已经编译进了Linux内核。

    使用yum命令进行安装，系统会选择最适合内核版本的ipvsadm

    [html] view plain copy
    1. yum -y install ipvsadm  

    4）防火墙

    为了测试方便，我们直接关闭防火墙，在实际使用中开启需要的端口即可（具体配置可参考：http://www.cnblogs.com/rockee/archive/2012/05/17/2506671.html）

    [html] view plain copy
    1. service iptables stop  


    5）KeepAlived 的安装

    知识点：KeepAlived是一个路由软件，它主要的目的是让我们通过简单的配置，实现高可用负载均衡，当然负载均衡依赖于Linux虚拟服务器（IPVS）的内核模块，其高可用性使用VRRP协议来实现，KeepAlived不仅会检测负载均衡服务器池中每台机器的健康状况并通知IPVS将非健康的机器从池中移除掉；同时它还能对负载均衡调度器本身实现健康状态检查，当主负载均衡调度器出现问题时，备用负载均衡调度器顶替主进行工作。

    逐条执行如下命令，执行的原因暂不解释，实际就是需要这些组件，安装即可。

    [html] view plain copy
    1. cd /usr/src  
    2. yum -y install openssl-devel  
    3. wget http://www.keepalived.org/software/keepalived-1.2.7.tar.gz  
    4. wget http://mirror.centos.org/centos/6/os/x86_64/Packages/popt-static-1.13-7.el6.x86_64.rpm  
    5. yum -y install popt-static-1.13-7.el6.x86_64.rpm  
    6. yum -y install kernel-devel make gcc openssl-devel libnl* popt*  
    7. ln -s /usr/src/kernels/2.6.32-220.13.1.el6.x86_64/ /usr/src/linux  
    8. tar zxvf keepalived-1.2.7.tar.gz  
    9. cd keepalived-1.2.7  
    10. ./configure --with-kernel-dir=/usr/src/kernels/2.6.32-358.2.1.el6.x86_64/  
    [html] view plain copy
    1.   

    执行完最后一条时，终端应该显示为下图这样，如果不是请不要继续，自己返回来看下有没有哪里执行有误；

    如果是上图这样，恭喜你已经成功了一大半，剩下的就简单了！

    继续执行

    [html] view plain copy
    1. make && make install  
    2. cp /usr/local/etc/rc.d/init.d/keepalived /etc/rc.d/init.d/  
    3. cp /usr/local/etc/sysconfig/keepalived /etc/sysconfig/  
    4. mkdir /etc/keepalived  
    5. cp /usr/local/etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keepalived/  
    6. cp /usr/local/sbin/keepalived /usr/sbin/  

    OK，KeepAlived安装完毕，然后进行配置。

    6）KeepAlivde的配置

    The First：打开IP Forward 功能（LVS现有三种负载均衡规则都需要打开此功能，如果不打开此功能，下面的配置配得再好都无济于事。）

    [html] view plain copy
    1. yum -y install vim  
    2. vim /etc/sysctl.conf  

    打开后修改里面“net.ipv4.ip_forward = 1”，结果如下图：

    （修改常用命令：i键表示要插入修改，修改好后摁ESC，然后输入":wq"，保存退出，其他命令参考：http://www.cnblogs.com/zhanglong0426/archive/2010/10/07/1845268.html）

    修改好后保存退出，执行如下命令使设置立即生效

    [html] view plain copy
    1. sysctl -p  


    第二步：KeepAlivde的配置

    配置文件在这个位置： /etc/keepalived/keepalived.conf

    启动KeepAlived时，它默认会去/etc/keepalived下面找它的配置文件，所以上面命令中我们已经将这个配置文件复制过来了。现在进行修改：

    [html] view plain copy
    1. vim  /etc/keepalived/keepalived.conf  

    具体的参数详情请参考：http://zhumeng8337797.blog.163.com/blog/static/100768914201191762253640/

    下面是我配置好的文件内容

    [html] view plain copy
    1. ! Configuration File for keepalived  
    2. global_defs {  
    3.     notification_email {   
    4.         test@sina.com   
    5.     }   
    6.     notification_email_from admin@test.com  
    7.     smtp_server 127.0.0.1  
    8.     smtp_connect_timeout 30  
    9.     router_id LVS_MASTER  
    10. }  
    11.   
    12. vrrp_instance VI_1 {  
    13.     state MASTER  
    14.     interface eth1  
    15.     virtual_router_id 60  
    16.     priority 100  
    17.     advert_int 1  
    18.     authentication {  
    19.         auth_type PASS  
    20.         auth_pass 1111  
    21.     }  
    22.     virtual_ipaddress {  
    23.         192.168.10.100  
    24.     }  
    25. }  
    26.   
    27. virtual_server 192.168.10.100 8080 {  
    28.     delay_loop 6  
    29.     lb_algo rr   
    30.     lb_kind DR  
    31.     nat_mask 255.255.255.0  
    32.     persistence_timeout 50  
    33.     protocol TCP  
    34.   
    35.     real_server 192.168.10.142 8080 {  
    36.         weight 1  
    37.         TCP_CHECK {  
    38.             connect_timeout 3  
    39.             nb_get_retry 3  
    40.             delay_before_retry 3  
    41.         }  
    42.     }  
    43.   
    44.     real_server 192.168.10.143 8080 {  
    45.         weight 1  
    46.         TCP_CHECK {  
    47.             connect_timeout 3  
    48.             nb_get_retry 3  
    49.             delay_before_retry 3  
    50.         }  
    51.     }  
    52. }  



    以上就完成了keepAlived的配置，下面进行启动

    [html] view plain copy
    1. chkconfig keepalived on  
    2. service keepalived start  

    查看进程

    [html] view plain copy
    1. ps aux | grep keepalived  


    结果如图

    Keepalived正常运行时，共启动3个进程，其中一个进程是父进程，负责监控其子进程；一个是vrrp子进程；另外一个是checkers子进程。

    如果此时只看到2个进程，请从安装keepalived的步骤重新执行。

    查看下虚拟IP是否已经加上（重要）

    [html] view plain copy
    1. ip a  


    如图：

    说明虚拟IP已经自动配置上了。

    还有3个命令在先列示下，并不用执行

    显示集群中服务器ip信息：ipvsadm -ln

    查看日志：tail -f /var/log/messages

    查看请求转发情况：ipvsadm -lcn | grep 虚拟IP

    7）至此，LVS_MASTER服务器已经配置好并启动了，接下来我们配置web服务器。

    4、WEB服务器WEB1_RealServer的配置

    1）打开虚拟机WEB1_RealServer；

    2）配置虚拟IP启动脚本

    [html] view plain copy
    1. yum -y install vim  
    2. vim /etc/init.d/realserver.sh  


    在文件中输入如下脚本：

    [html] view plain copy
    1. #!/bin/bash  
    2. SNS_VIP=192.168.10.100  
    3. . /etc/rc.d/init.d/functions  
    4. case "$1" in  
    5. start)  
    6.  ifconfig lo:0 $SNS_VIP netmask 255.255.255.255 broadcast $SNS_VIP  
    7.  /sbin/route add -host $SNS_VIP dev lo:0  
    8.  echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore  
    9.  echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce  
    10.  echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore  
    11.  echo "2" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce  
    12.  sysctl -p >/dev/null 2>&1  
    13.  echo "RealServer Start OK"  
    14.  ;;  
    15. stop)  
    16.  ifconfig lo:0 down  
    17.  route del $SNS_VIP >/dev/null 2>&1  
    18.  echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore  
    19.  echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce  
    20.  echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore  
    21.  echo "0" >/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce  
    22.  echo "RealServer Stoped"  
    23.  ;;  
    24.  *)  
    25.  echo "Usage: $0 {start|stop}"  
    26.  exit 1  
    27. esac  
    28. exit 0  


    3）安装配置TOMCAT

    我测试用的是TOMCAT6

    [html] view plain copy
    1. yum -y install tomcat6 tomcat6-webapps tomcat6-admin-webapps  
    2. chkconfig tomcat6 on  
    3. service tomcat6 start  

    启动后如图：

    关闭防火墙：

    [html] view plain copy
    1. service iptables stop  

    打开浏览器：http://192.168.10.142:8080

    会看到TOMCAT的熟悉页面了。

    为了测试负载均衡，我们将这个页面改下，以更好的标识这个网页是本服务器的

    Tomcat6安装目录位于/usr/share/tomcat6，所以我们要编辑tomcat下的webapps/ROOT/index.html这个文件。

    [html] view plain copy
    1. cd /usr/share/tomcat6/webapps/ROOT/  
    2. cat /dev/null > index.html  
    3. vim index.html  

    将如下文本写入index.html，然后打开浏览器：http://192.168.10.142:8080，已经改变：

    [html] view plain copy
    1. web1 192.168.10.142  

    4）启动虚拟IP的脚本

    [html] view plain copy
    1. sh /etc/init.d/realserver.sh start  
    2. ifconfig  

    运行后会看到网络有了一个虚拟IP，如图：

    5）去LVS_MASTER服务器的终端查看下ipvsadm，查看已经连接上了WEB1服务器，运行命令

    [html] view plain copy
    1. ipvsadm -ln  

    结果如图：

    已经可以看到有服务器加入进来了。

    此时我们访问网页http://192.168.10.100，出现界面显示web1 192.168.10.142；或者使用命令行测试转发情况，如下：

    [html] view plain copy
    1. ipvsadm -lcn | grep 192.168.10.100  

    运行结果：



    OK，至此已经能实现负载均衡了，接下来我们通过克隆实现多个主机的试验。

    5、服务器克隆

    1）从LVS_MASTER克隆一个LVS_BACKUP服务器，然后修改其中的参数，MASTER与BACKUP配置仅三处不同：global_defs中的router_id、vrrp_instance中的state、priority

    （注意keepAlived的配置文件中有一个网卡设备，虚拟机的网卡设备可能是不一样的，有的是eth0，有的是eth1，所以也是要改动的，否则从服务器的服务器很有可能服务不正常）

    配置好的如下文：

    [html] view plain copy
    1. ! Configuration File for keepalived  
    2. global_defs {  
    3.     notification_email {   
    4.         test@sina.com   
    5.     }   
    6.     notification_email_from admin@test.com  
    7.     smtp_server 127.0.0.1  
    8.     smtp_connect_timeout 30  
    9.     router_id LVS_BACKUP  
    10. }  
    11.   
    12. vrrp_instance VI_1 {  
    13.     state BACKUP  
    14.     interface eth2  
    15.     virtual_router_id 60  
    16.     priority 90  
    17.     advert_int 1  
    18.     authentication {  
    19.         auth_type PASS  
    20.         auth_pass 1111  
    21.     }  
    22.     virtual_ipaddress {  
    23.         192.168.10.100  
    24.     }  
    25. }  
    26.   
    27. virtual_server 192.168.10.100 8080 {  
    28.     delay_loop 6  
    29.     lb_algo rr   
    30.     lb_kind DR  
    31.     nat_mask 255.255.255.0  
    32.     persistence_timeout 50  
    33.     protocol TCP  
    34.   
    35.     real_server 192.168.10.142 8080 {  
    36.         weight 1  
    37.         TCP_CHECK {  
    38.             connect_timeout 3  
    39.             nb_get_retry 3  
    40.             delay_before_retry 3  
    41.         }  
    42.     }  
    43.   
    44.     real_server 192.168.10.143 8080 {  
    45.         weight 1  
    46.         TCP_CHECK {  
    47.             connect_timeout 3  
    48.             nb_get_retry 3  
    49.             delay_before_retry 3  
    50.         }  
    51.     }  
    52. }  


    2）从WEB1_RealServer克隆一个WEB2_RealServer，将tomcat的index.html文件改为web2 192.168.10.143。（这里的IP是我测试的，您的可以自定义）

    启动realserver.sh脚本。

    3）OK，至此我们已经虚拟出2个LVS服务器，一对主从；2个WEB服务器，web1和web2。接下来我们进行测试，看能否满足我们的初始需求。

    三、负载和可用性测试

    开启每个服务器的相关服务，关闭防火墙，我们开始进行测试。

    1、测试LVS层

    1）首先执行ip a命令，主服务器会存在一个虚拟IP，从服务器不会存在这个虚拟IP。现在浏览网页显示正常。虚拟IP如图所示：

    显示集群中服务器ip信息：ipvsadm -ln

    查看日志：tail -f /var/log/messages

    查看请求转发情况：ipvsadm -lcn | grep 虚拟IP

    LVS_MASTER中的IP信息

    LVS_BACKUP服务器的IP信息

    2）现在停掉LVS_MASTER的keepAlived服务，看LVS_BACKUP是否可以自动加上虚拟IP地址，并且开始转发请求。

    （注意keepAlived的配置文件中有一个网卡设备，虚拟机的网卡设备可能是不一样的，有的是eth0，有的是eth1，所以也是要改动的，否则从服务器的服务器很有可能服务不正常）

    LVS_MASTER如图：

    LVS_BACKUP服务器截图：

    切换很快，访问网页：http://192.168.10.100:8080也能正常显示。

    3）、恢复主服务器的keepAlived服务后，主服务器立刻接替了从服务器的工作，就不做截图了。和第1）个正常效果是一样的。

    4）、测试WEB服务器，看能否正常提供服务。先断掉WEB1，看下效果。

    ipvsadm中的服务器列表，已经去掉了WEB1服务器，访问网页也只能访问到WEB2服务器了。

    5）开启WEB1，关掉WEB2。测试正常。

    四、总结

    经过不断的测试，终于完成了这篇稿子，望大家能够指正。还有一点就是很多时候都是配置文件中的一些小毛病造成的，比如：

    1、keepAlived中的通知邮箱好像必须要写，否则不正确；

    2、keepAlived中的网卡设备要注意，按照服务器的实际情况填写；

    3、使用时，必要的端口要打开，或者关掉防火墙。否则有事不提供服务；

    4、一些命令行的执行，少一些参数执行就可能会有一些问题。

    5、LINUX系统的目录结构也头疼，要不断的熟悉，否则也让你故意弄混了。

    好了，大家如果有什么建议或者问题，欢迎留言。
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